ЗМІСТ
1. Значення інженерної геології для проектування і будівництва промислово-цивільних споруд та їх експлуатації
2. Опис мінералів та гірських порід
3. Визначення. Класифікація грунтів
4. Основні показники фізичних властивостей грунтів, їх одиниці виміру
5. Грунтові відкладення, умови утворення та будівельні властивості
6. Методи визначення відносного і абсолютного віку порід, ери і періоди геологічної історії землі.
7. Сутність ендогенних процесів Землі. Схеми порушення форм залягання порід
8. Сутність екзогенних процесів Землі. Опис процесу (карст, морозне пучение)
9. Види води в грунтах. Умови залягання і рух, хімічний склад і агресивність по відношенню до будівельних конструкцій підземних вод. Закон Дарсі, коефіцієнт фільтрації. Тріщинні підземні води
10. Геологічні процеси в грунтах, обумовлені впливом підземних вод
Список літератури
1. Значення інженерної геології для проектування і будівництва промислово-цивільних споруд та їх експлуатації
ІНЖЕНЕРНА ГЕОЛОГІЯ, - галузь геології, що вивчає верхні горизонти земної кори і динаміку останньої в зв'язку з інженерно-будівельною діяльністю людини. Розглядає склад, структуру, текстуру і властивості гірських порід як грунтів; розробляє прогнози тих. процесів і явищ, що виникають при взаємодії споруд з природного обстановкою, і шляхи можливого впливу на процеси з метою усунення їх шкідливого впливу.
Інженерна геологія зародилася в 19 ст. У Росії перші інженерно-геологічні роботи були пов'язані з будівництвом залізниць. доріг (1842-1914). У них брали участь А. П. Карпінський, Ф. Ю. Левінсон-Ліс-синг, І. В. Мушкетов, А. П. Павлов, В. А. Обручов та ін Як наука І. р. оформилася в СРСР до кінця 1930-х рр.. в результаті досліджень, пов'язаних головним чином з гідротехнічним будівництвом. У її розвитку велика роль належить Ф. П. Саваренський, І. В. Попову, М. М. Маслову, В. А. Приклонського, М. П. Семенову та ін
Яке велике значення інженерно-геологічних вишукувань для будівництва будь-якого за величиною і значимістю споруди, проектувальникам і будівельникам відомо не з чуток. дорожче стає будинок, зведений на недостатньо дослідженому ділянці. Адже під будівлею можуть виявитися підземні води, торф, просадні грунти У результаті - "криві" стіни, тріщини, вогкість і цвіль у підвалах та інше, що приносить певні складнощі при експлуатації будівель. Вода сприяє растворяемость різних хімічних сполук, в тому числі і агресивних, що призводить до несприятливого впливу на цементний розчин, кам'яну кладку, бетон. І хоча процес руйнування фундаменту непомітний, його наслідки відчутно позначаються на будівлі: порушується цілісність несучих конструкцій, пліснява та грибок проникають через підвал на верхні поверхи і "заражають" врешті-решт весь будинок. Дверні коробки й віконні рами деформуються, що стає причиною появи щілин і зазорів, через які будинок починає прискорено втрачати тепло. Паркет або будь-яке інше підлогове покриття під впливом вогкості жолобиться. Ремонт стає невідворотною. А він вабить нові витрати, причому без гарантії, що відновлювальні процеси не доведеться повторювати знову і знову. І в цьому вини будівельників як таких немає, першопричини криються в неякісній або несвоєчасної оцінки інженерно-геологічних умов будмайданчика
ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНІ ІЗИСКАНІЯІ для будівництва забезпечують комплексне вивчення природних і техногенних умов території (регіону, району, майданчика, ділянки, траси) об'єктів будівництва, складання прогнозів взаємодії цих об'єктів з навколишнім середовищем, обгрунтування їх інженерного захисту та безпечних умов життя населення. На основі матеріалів інженерних вишукувань для будівництва здійснюється розробка передпроектної документації, в тому числі містобудівної документації та обгрунтувань інвестицій у будівництво, проектів і робочої документації будівництва підприємств, будівель і споруд, включаючи розширення, реконструкцію, технічне переозброєння, експлуатацію та ліквідацію об'єктів, ведення державних кадастрів та інформаційних систем поселень, а також рекомендацій для прийняття економічно, технічно, соціально та екологічно обгрунтованих проектних рішень.
ТОПОГРАФО-ГЕОЛОГІЧНІ ВИШУКУВАННЯ Наявність матеріалів інженерно-геологічних і геодезичних вишукувань на майданчику проектованого будинку дозволяє уникнути багатьох помилок проектування, будови і прокладання зовнішніх інженерних систем: правильно розташувати всі будови на відведеній ділянці, допоміжні приміщення всередині котеджу, які вимагають подачі води і відведення стоків хозфекальних , організувати відведення поверхневих вод з урахуванням рельєфу місцевості.
При облаштуванні автономного джерела водопостачання (колодязь або свердловина) і місцевих очисних споруд без інженерно-геодезичних і гідрогеологічних вишукувань просто не можна обійтися. Дослідження проводять для визначення несучих характеристик грунтів, складу та рівня грунтових вод. Характер грунту на ділянці диктує конструктивну будову фундаменту, можливість пристрою підвалу, спосіб прокладки комунікацій, тип очисних споруд і в цілому впливає на економічність будівництва.
Геологічні роботи включають:
· - Буріння;
· - Відбір проб грунту і води (на зведення будівлі - від 2 до 6 свердловин різної глибини в залежності від габаритів будівлі і складу грунтів);
· - Лабораторні випробування;
· - Складання звіту з рекомендаціями по типу фундаментів, способам прокладки комунікацій та заходам щодо їх захисту.
При дослідженні грунту враховуються такі основні показники:
- Пучинистість, то їсть сила, з якою грунт при впливі негативних температур буде виштовхувати із себе фундамент, труби і заглиблені очисні споруди. На основі отриманих даних прогнозують допустиму деформацію інженерних споруд і, відповідно, вибирають матеріали, способи будівництва та облаштування систем;
- Водонасиченому, тобто рівень грунтових вод. Знання цього показника допомагає, по-перше, визначити глибину майбутнього колодязя або приватної свердловини і, по-друге, дозволяє прогнозувати стійкість будівлі і прокладених комунікацій;
- Агресивність високопосадовців грунтових вод: у разі високої концентрації деяких хімічних сполук доводиться використовувати спеціальні марки бетону і думати про спеціальну захисту труб і кабелів.
нерозумно будувати чи реконструювати споруду, не знаючи точно геологічної будови ділянки (на яких грунтах буде монтуватися фундамент, фізико-механічних характеристик і несучої здатності грунтів під навантаженням, їх корозійної активності, режиму підземних вод і т.д. і т.п.), а отже - яку вибрати конструкцію і глибину закладення фундаменту. Одні й ті ж грунти ведуть себе по різному в результаті обводнення або промерзання, серйозно міняють свої характеристики в результаті руйнування їх природної структури та вологості.
Будівельні норми і правила встановлюють основні положення щодо визначення небезпечних природних впливів, що викликають прояви і (або) активізацію природних процесів, що враховуються при розробці передпроектної документації (обгрунтуванні інвестицій в будівництво об'єктів, схем і проектів районного планування, генеральних планів міст, селищ і сільських поселень і іншої документації), техніко-економічних обгрунтувань і робочої документації на будівництво будівель і споруд, а також схем (проектів) їх інженерного захисту.
У цих нормах і правилах є посилання на такі нормативні документи:
СНиП 10-01-94 "Система нормативних документів у будівництві. Основні положення ".
СНиП 11-01-95 "Інструкція про порядок розробки, узгодження, затвердження і склад проектної документації на будівництво підприємств, будівель і споруд."
СНиП 1.02.07-87 "Інженерні вишукування для будівництва".
СНиП 2.01.01-82 "Будівельна кліматологія і геофізика".
СНиП 2.01.15-90 Інженерний захист територій, будівель та споруд від небезпечних геологічних процесів. Основні положення проектування ".
СНиП 2.06.15-85 "Інженерний захист територій від затоплення та підтоплення".
СНиП II-7-81 * Будівництво в сейсмічних районах ".
При проектуванні, будівництві та експлуатації будівель і споруд, а також при проектуванні їх інженерного захисту необхідно виявляти геофізичні впливи, що викликають прояви і (або) активізацію небезпечних природних (геологічних, гідрометеорологічних та ін) процесів.
Оцінка небезпеки виникнення геофізичних впливів у літосфері, гідросфері та атмосфері повинна проводитися на основі використання опублікованих і фондових даних про стан природного середовища, матеріалів комплексних інженерних вишукувань, які включають прогноз взаємодії проектованих об'єктів з навколишнім середовищем, і вихідних даних для розробки передпроектної та проектної документації відповідно з вимогами СНіП 11-01 - 95, СНиП II-7-81 * та СНиП 2.0.01-82.
При виявленні небезпечних геофізичних впливів і їх впливу на будівництво будівель і споруд слід враховувати категорії оцінки складності природних умов.
Для прогнозу небезпечних природних впливів слід застосовувати структурно-геоморфологічні, геологічні, геофізичні, сейсмологічні, інженерно-геологічні та гідрогеологічні, інженерно-екологічні, інженерно-геодезичні методи дослідження, а також їх комплексування з урахуванням складності природного і пріроднотехногенной обстановки території
Вже на стадії вибору будівельного майданчика необхідні найдетальніші вишукування. адже тільки на основі повної картини геологічної будови майданчика та фізико-механічних властивостей грунтів можна звести об'єкт без перевитрати бетону і гідроізоляційних матеріалів, якісно розрахувати конструкцію фундаменту та гідроізоляції з урахуванням всіх негативних факторів, сприяючи тим самим скороченню термінів і вартості будівництва. Але ніяк не навпаки - заощадивши на інженерно-геологічних вишукуваннях, вимагати від проектувальників здешевлення вартості будівництва.
Недостатнє вивчення інженерно-геологічних умов, а іноді ігнорування їх при проектуванні і будівництві нерідко призводять до ще більш грізним наслідків - аварій і руйнування споруд. Те, що вони повинні передувати проектним роботам, - аксіома. Тільки тоді замовник може бути упевнений в тому, що збудована будівля виявиться жорстким, нешаткою і неподтопляемим.
2. Опис мінералів та гірських порід
Ортоклаз - (від грец. Orthós - прямий і klásis - ломка, розколювання), породоутворюючий мінерал з групи польових шпатів, Хімічний склад K [AlSi3O8]. Як домішки містить Na (до 8% Na2O), рідше Ва і в невеликих кількостях Fe, Са, Rb, Cs та ін Кристалізується в моноклінної системі. Кристали призматичної форми. Характерні різноманітні двійники адуляр, місячний камінь, звичайний польовий шпат, санідін (скловату польовий. Шпат), Спайність досконала, під кутом 90 ° (звідси й назва), чим відрізняється від мікрокліну. Колір світло-рожевий, буро-жовтий, іноді червоний; блиск скляний. Твердість за мінералогічною шкалою 6-6,5; щільність 2550-2580 кг/м3. О. - один з найважливіших породоутворюючих мінералів магматичних гірських порід; скупчення великих кристалів О. характерні для пегматитових жив. Часто утворюється в процесі регіонального та контактного метаморфізму. При вивітрюванні ортоклаз перетворюється на каолін, калиево слюду, іноді епідот. Місця залягання Ейфель, Пантеллерія, Монте-Сомма, Албанські гори. Використовується в якості сировини в скляній і керамічній промисловості.
Мергель (нім. Mergel, від лат. Marga)-осадова гірська порода змішаного глинисто-карбонатного складу: 50 - 75% карбонат (кальцит, рідше доломіт), 25 - 50% - нерозчинний залишок (SiO2 + R2O3). У залежності від складу породоутворюючих карбонатних мінералів мергелі поділяються на вапнякові і доломіту. У звичайних мергелів в нерозчинному осаді зміст кремнезему перевищує кількість полуторних оксидів не більше ніж у 4 рази. Мергелі з співвідношенням SiO2: R2O3> 4 належать до групи кремнеземистих.
Види мергелів
Мергель ангітріто-доломітовий - термін, застосований для сильно ангідрітоносних доломітових мергелів і глинистих ангідриту-доломітів, які за змістом глинистої речовини відповідають мергелю.
Мергель гіпсовий - мергель, що містить гіпс, розсіяний або утворює желвачкі, тонкі пропластки.
Мергель гіпсово-доломітовий - те ж, що мергель ангідриту-доломітовий, але кальцію представлені гіпсом, а не ангідритом.
Мергель глинистий - містить від 50 до 70% (або від 50 до 75%) глинистих частинок.
Мергель доломітовий - глинисто-карбонатна осадова гірська порода, в якій карбонатний породоутворюючий мергелю представив доломітом, що становить від 50 до / 5% всієї породи.
Мергель доломітовий глинистий-доломітовий мергель, містять від 50 до 75% глинистої речовини.
Мергель вапняний - глинисто-карбонатна порода, містить від 50 до 75% СаСО3.Іспользуется в цементній промисловості.
Мергель крейдоподібний - порода, содеращая 10 - 30% глинистого матеріалу і 35 - 90% кальциту, представленого найдрібнішими скелетами організмів і мікрозерниста кальцитом, тонко перемежовуються з глинистими частинками. Порівняно м'яка, розтирають, зазвичай светлоокрашенная гірська порода.
Мергель прісноводний - пухка, розсипчаста, порошкоподібна маса вуглекислого кальцію, відкладена у водоймах озерно-болотного типу в результаті випадання [[СаСО3]] з розчину, збагачена глинистої домішкою (понад 30%). Застосовується для випалу вапна та виробництва цементу. Синоніми: мергель озерний, мергель торф'яної.
Мергель руїнним-породи, структура якої нагадує уламкові. У мергелі руїнним ділянки чотирикутної форми, зберігають первинний сірий колір породи, оточені простором, пофарбованим окислами заліза в червоний колір. Мергель руїнним відзначений серед верхньокрейдових флішові відкладень Австрії і у флішові зонах Італії.
Мергель цементний - природний вапняний мергель, придатний для виробництва портландцементу; для цього він піддається випалу до спікання. Склад коливається, особливо мінливе ставлення кремнезему до суми полуторних оксидів (Al2O3 + Fe2O3). Тому при приготуванні шихти для цементного клінкеру в мергель цементний вводяться ізвестковістих чи глиниста добавки. У природі зустрічаються т. н. натуральні різниці мергель цементний (СаСО3 75 - 80%, R2O3 + SiO2 20 - 25%), придатні для випалювання без добавок (наприклад, новоросійська група родовищ).
Мергель малостійкий до атмосферних впливів. Мергелю широко поширені в природі, зустрічаються в усіх системах, починаючи з протерозою, розвинені повсюдно серед карбонатних та глинистих товщ. Використовуються як сировину у виробництві деяких видів цементу. Найбільше значення мають цементні мергелю-натурали, містять 75-80% CaCO3. Найбільш відомі цементні мергелі район: Новоросійська, Амвросіївки (Донецька область) та с. Підгорного (Воронезька область). Родовища мергелю розробляються відкритим способом.
Щебінь - пухка уламкові породи з неокатанного уламків гірських порід, шлаків і т.д. розміром від 10 до 100 мм. 1. Значення інженерної геології для проектування і будівництва промислово-цивільних споруд та їх експлуатації
2. Опис мінералів та гірських порід
3. Визначення. Класифікація грунтів
4. Основні показники фізичних властивостей грунтів, їх одиниці виміру
5. Грунтові відкладення, умови утворення та будівельні властивості
6. Методи визначення відносного і абсолютного віку порід, ери і періоди геологічної історії землі.
7. Сутність ендогенних процесів Землі. Схеми порушення форм залягання порід
8. Сутність екзогенних процесів Землі. Опис процесу (карст, морозне пучение)
9. Види води в грунтах. Умови залягання і рух, хімічний склад і агресивність по відношенню до будівельних конструкцій підземних вод. Закон Дарсі, коефіцієнт фільтрації. Тріщинні підземні води
10. Геологічні процеси в грунтах, обумовлені впливом підземних вод
Список літератури
1. Значення інженерної геології для проектування і будівництва промислово-цивільних споруд та їх експлуатації
ІНЖЕНЕРНА ГЕОЛОГІЯ, - галузь геології, що вивчає верхні горизонти земної кори і динаміку останньої в зв'язку з інженерно-будівельною діяльністю людини. Розглядає склад, структуру, текстуру і властивості гірських порід як грунтів; розробляє прогнози тих. процесів і явищ, що виникають при взаємодії споруд з природного обстановкою, і шляхи можливого впливу на процеси з метою усунення їх шкідливого впливу.
Інженерна геологія зародилася в 19 ст. У Росії перші інженерно-геологічні роботи були пов'язані з будівництвом залізниць. доріг (1842-1914). У них брали участь А. П. Карпінський, Ф. Ю. Левінсон-Ліс-синг, І. В. Мушкетов, А. П. Павлов, В. А. Обручов та ін Як наука І. р. оформилася в СРСР до кінця 1930-х рр.. в результаті досліджень, пов'язаних головним чином з гідротехнічним будівництвом. У її розвитку велика роль належить Ф. П. Саваренський, І. В. Попову, М. М. Маслову, В. А. Приклонського, М. П. Семенову та ін
Яке велике значення інженерно-геологічних вишукувань для будівництва будь-якого за величиною і значимістю споруди, проектувальникам і будівельникам відомо не з чуток. дорожче стає будинок, зведений на недостатньо дослідженому ділянці. Адже під будівлею можуть виявитися підземні води, торф, просадні грунти У результаті - "криві" стіни, тріщини, вогкість і цвіль у підвалах та інше, що приносить певні складнощі при експлуатації будівель. Вода сприяє растворяемость різних хімічних сполук, в тому числі і агресивних, що призводить до несприятливого впливу на цементний розчин, кам'яну кладку, бетон. І хоча процес руйнування фундаменту непомітний, його наслідки відчутно позначаються на будівлі: порушується цілісність несучих конструкцій, пліснява та грибок проникають через підвал на верхні поверхи і "заражають" врешті-решт весь будинок. Дверні коробки й віконні рами деформуються, що стає причиною появи щілин і зазорів, через які будинок починає прискорено втрачати тепло. Паркет або будь-яке інше підлогове покриття під впливом вогкості жолобиться. Ремонт стає невідворотною. А він вабить нові витрати, причому без гарантії, що відновлювальні процеси не доведеться повторювати знову і знову. І в цьому вини будівельників як таких немає, першопричини криються в неякісній або несвоєчасної оцінки інженерно-геологічних умов будмайданчика
ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНІ ІЗИСКАНІЯІ для будівництва забезпечують комплексне вивчення природних і техногенних умов території (регіону, району, майданчика, ділянки, траси) об'єктів будівництва, складання прогнозів взаємодії цих об'єктів з навколишнім середовищем, обгрунтування їх інженерного захисту та безпечних умов життя населення. На основі матеріалів інженерних вишукувань для будівництва здійснюється розробка передпроектної документації, в тому числі містобудівної документації та обгрунтувань інвестицій у будівництво, проектів і робочої документації будівництва підприємств, будівель і споруд, включаючи розширення, реконструкцію, технічне переозброєння, експлуатацію та ліквідацію об'єктів, ведення державних кадастрів та інформаційних систем поселень, а також рекомендацій для прийняття економічно, технічно, соціально та екологічно обгрунтованих проектних рішень.
ТОПОГРАФО-ГЕОЛОГІЧНІ ВИШУКУВАННЯ Наявність матеріалів інженерно-геологічних і геодезичних вишукувань на майданчику проектованого будинку дозволяє уникнути багатьох помилок проектування, будови і прокладання зовнішніх інженерних систем: правильно розташувати всі будови на відведеній ділянці, допоміжні приміщення всередині котеджу, які вимагають подачі води і відведення стоків хозфекальних , організувати відведення поверхневих вод з урахуванням рельєфу місцевості.
При облаштуванні автономного джерела водопостачання (колодязь або свердловина) і місцевих очисних споруд без інженерно-геодезичних і гідрогеологічних вишукувань просто не можна обійтися. Дослідження проводять для визначення несучих характеристик грунтів, складу та рівня грунтових вод. Характер грунту на ділянці диктує конструктивну будову фундаменту, можливість пристрою підвалу, спосіб прокладки комунікацій, тип очисних споруд і в цілому впливає на економічність будівництва.
Геологічні роботи включають:
· - Буріння;
· - Відбір проб грунту і води (на зведення будівлі - від 2 до 6 свердловин різної глибини в залежності від габаритів будівлі і складу грунтів);
· - Лабораторні випробування;
· - Складання звіту з рекомендаціями по типу фундаментів, способам прокладки комунікацій та заходам щодо їх захисту.
При дослідженні грунту враховуються такі основні показники:
- Пучинистість, то їсть сила, з якою грунт при впливі негативних температур буде виштовхувати із себе фундамент, труби і заглиблені очисні споруди. На основі отриманих даних прогнозують допустиму деформацію інженерних споруд і, відповідно, вибирають матеріали, способи будівництва та облаштування систем;
- Водонасиченому, тобто рівень грунтових вод. Знання цього показника допомагає, по-перше, визначити глибину майбутнього колодязя або приватної свердловини і, по-друге, дозволяє прогнозувати стійкість будівлі і прокладених комунікацій;
- Агресивність високопосадовців грунтових вод: у разі високої концентрації деяких хімічних сполук доводиться використовувати спеціальні марки бетону і думати про спеціальну захисту труб і кабелів.
нерозумно будувати чи реконструювати споруду, не знаючи точно геологічної будови ділянки (на яких грунтах буде монтуватися фундамент, фізико-механічних характеристик і несучої здатності грунтів під навантаженням, їх корозійної активності, режиму підземних вод і т.д. і т.п.), а отже - яку вибрати конструкцію і глибину закладення фундаменту. Одні й ті ж грунти ведуть себе по різному в результаті обводнення або промерзання, серйозно міняють свої характеристики в результаті руйнування їх природної структури та вологості.
Будівельні норми і правила встановлюють основні положення щодо визначення небезпечних природних впливів, що викликають прояви і (або) активізацію природних процесів, що враховуються при розробці передпроектної документації (обгрунтуванні інвестицій в будівництво об'єктів, схем і проектів районного планування, генеральних планів міст, селищ і сільських поселень і іншої документації), техніко-економічних обгрунтувань і робочої документації на будівництво будівель і споруд, а також схем (проектів) їх інженерного захисту.
У цих нормах і правилах є посилання на такі нормативні документи:
СНиП 10-01-94 "Система нормативних документів у будівництві. Основні положення ".
СНиП 11-01-95 "Інструкція про порядок розробки, узгодження, затвердження і склад проектної документації на будівництво підприємств, будівель і споруд."
СНиП 1.02.07-87 "Інженерні вишукування для будівництва".
СНиП 2.01.01-82 "Будівельна кліматологія і геофізика".
СНиП 2.01.15-90 Інженерний захист територій, будівель та споруд від небезпечних геологічних процесів. Основні положення проектування ".
СНиП 2.06.15-85 "Інженерний захист територій від затоплення та підтоплення".
СНиП II-7-81 * Будівництво в сейсмічних районах ".
При проектуванні, будівництві та експлуатації будівель і споруд, а також при проектуванні їх інженерного захисту необхідно виявляти геофізичні впливи, що викликають прояви і (або) активізацію небезпечних природних (геологічних, гідрометеорологічних та ін) процесів.
Оцінка небезпеки виникнення геофізичних впливів у літосфері, гідросфері та атмосфері повинна проводитися на основі використання опублікованих і фондових даних про стан природного середовища, матеріалів комплексних інженерних вишукувань, які включають прогноз взаємодії проектованих об'єктів з навколишнім середовищем, і вихідних даних для розробки передпроектної та проектної документації відповідно з вимогами СНіП 11-01 - 95, СНиП II-7-81 * та СНиП 2.0.01-82.
При виявленні небезпечних геофізичних впливів і їх впливу на будівництво будівель і споруд слід враховувати категорії оцінки складності природних умов.
Для прогнозу небезпечних природних впливів слід застосовувати структурно-геоморфологічні, геологічні, геофізичні, сейсмологічні, інженерно-геологічні та гідрогеологічні, інженерно-екологічні, інженерно-геодезичні методи дослідження, а також їх комплексування з урахуванням складності природного і пріроднотехногенной обстановки території
Вже на стадії вибору будівельного майданчика необхідні найдетальніші вишукування. адже тільки на основі повної картини геологічної будови майданчика та фізико-механічних властивостей грунтів можна звести об'єкт без перевитрати бетону і гідроізоляційних матеріалів, якісно розрахувати конструкцію фундаменту та гідроізоляції з урахуванням всіх негативних факторів, сприяючи тим самим скороченню термінів і вартості будівництва. Але ніяк не навпаки - заощадивши на інженерно-геологічних вишукуваннях, вимагати від проектувальників здешевлення вартості будівництва.
Недостатнє вивчення інженерно-геологічних умов, а іноді ігнорування їх при проектуванні і будівництві нерідко призводять до ще більш грізним наслідків - аварій і руйнування споруд. Те, що вони повинні передувати проектним роботам, - аксіома. Тільки тоді замовник може бути упевнений в тому, що збудована будівля виявиться жорстким, нешаткою і неподтопляемим.
2. Опис мінералів та гірських порід
Ортоклаз - (від грец. Orthós - прямий і klásis - ломка, розколювання), породоутворюючий мінерал з групи польових шпатів, Хімічний склад K [AlSi3O8]. Як домішки містить Na (до 8% Na2O), рідше Ва і в невеликих кількостях Fe, Са, Rb, Cs та ін Кристалізується в моноклінної системі. Кристали призматичної форми. Характерні різноманітні двійники адуляр, місячний камінь, звичайний польовий шпат, санідін (скловату польовий. Шпат), Спайність досконала, під кутом 90 ° (звідси й назва), чим відрізняється від мікрокліну. Колір світло-рожевий, буро-жовтий, іноді червоний; блиск скляний. Твердість за мінералогічною шкалою 6-6,5; щільність 2550-2580 кг/м3. О. - один з найважливіших породоутворюючих мінералів магматичних гірських порід; скупчення великих кристалів О. характерні для пегматитових жив. Часто утворюється в процесі регіонального та контактного метаморфізму. При вивітрюванні ортоклаз перетворюється на каолін, калиево слюду, іноді епідот. Місця залягання Ейфель, Пантеллерія, Монте-Сомма, Албанські гори. Використовується в якості сировини в скляній і керамічній промисловості.
Мергель (нім. Mergel, від лат. Marga)-осадова гірська порода змішаного глинисто-карбонатного складу: 50 - 75% карбонат (кальцит, рідше доломіт), 25 - 50% - нерозчинний залишок (SiO2 + R2O3). У залежності від складу породоутворюючих карбонатних мінералів мергелі поділяються на вапнякові і доломіту. У звичайних мергелів в нерозчинному осаді зміст кремнезему перевищує кількість полуторних оксидів не більше ніж у 4 рази. Мергелі з співвідношенням SiO2: R2O3> 4 належать до групи кремнеземистих.
Види мергелів
Мергель ангітріто-доломітовий - термін, застосований для сильно ангідрітоносних доломітових мергелів і глинистих ангідриту-доломітів, які за змістом глинистої речовини відповідають мергелю.
Мергель гіпсовий - мергель, що містить гіпс, розсіяний або утворює желвачкі, тонкі пропластки.
Мергель гіпсово-доломітовий - те ж, що мергель ангідриту-доломітовий, але кальцію представлені гіпсом, а не ангідритом.
Мергель глинистий - містить від 50 до 70% (або від 50 до 75%) глинистих частинок.
Мергель доломітовий - глинисто-карбонатна осадова гірська порода, в якій карбонатний породоутворюючий мергелю представив доломітом, що становить від 50 до / 5% всієї породи.
Мергель доломітовий глинистий-доломітовий мергель, містять від 50 до 75% глинистої речовини.
Мергель вапняний - глинисто-карбонатна порода, містить від 50 до 75% СаСО3.Іспользуется в цементній промисловості.
Мергель крейдоподібний - порода, содеращая 10 - 30% глинистого матеріалу і 35 - 90% кальциту, представленого найдрібнішими скелетами організмів і мікрозерниста кальцитом, тонко перемежовуються з глинистими частинками. Порівняно м'яка, розтирають, зазвичай светлоокрашенная гірська порода.
Мергель прісноводний - пухка, розсипчаста, порошкоподібна маса вуглекислого кальцію, відкладена у водоймах озерно-болотного типу в результаті випадання [[СаСО3]] з розчину, збагачена глинистої домішкою (понад 30%). Застосовується для випалу вапна та виробництва цементу. Синоніми: мергель озерний, мергель торф'яної.
Мергель руїнним-породи, структура якої нагадує уламкові. У мергелі руїнним ділянки чотирикутної форми, зберігають первинний сірий колір породи, оточені простором, пофарбованим окислами заліза в червоний колір. Мергель руїнним відзначений серед верхньокрейдових флішові відкладень Австрії і у флішові зонах Італії.
Мергель цементний - природний вапняний мергель, придатний для виробництва портландцементу; для цього він піддається випалу до спікання. Склад коливається, особливо мінливе ставлення кремнезему до суми полуторних оксидів (Al2O3 + Fe2O3). Тому при приготуванні шихти для цементного клінкеру в мергель цементний вводяться ізвестковістих чи глиниста добавки. У природі зустрічаються т. н. натуральні різниці мергель цементний (СаСО3 75 - 80%, R2O3 + SiO2 20 - 25%), придатні для випалювання без добавок (наприклад, новоросійська група родовищ).
Мергель малостійкий до атмосферних впливів. Мергелю широко поширені в природі, зустрічаються в усіх системах, починаючи з протерозою, розвинені повсюдно серед карбонатних та глинистих товщ. Використовуються як сировину у виробництві деяких видів цементу. Найбільше значення мають цементні мергелю-натурали, містять 75-80% CaCO3. Найбільш відомі цементні мергелі район: Новоросійська, Амвросіївки (Донецька область) та с. Підгорного (Воронезька область). Родовища мергелю розробляються відкритим способом.
1) гострокутні уламки гірських порід (розміром до 100 мм), що утворилися при їх вивітрюванні; зустрічаються у вигляді пухких і слабосцементірованних скупчень ... 2) Продукти дроблення (іноді й розсіву) гірських порід і штучних кам'яних матеріалів (наприклад, металургійних шлаків, цегли) у вигляді шматків зазвичай незграбної форми розміром 5-150 мм, застосовувані, в залежності від їх властивостей, як заповнювачі бетонів, для баластування ж.-д. шляхів, у будівництві автомобільних доріг, гідротехнічних споруд тощо
Аргиллит (від грец. Árgillos - глина і líthos - камінь)-тверда, каменеподібний глиниста порода, що утворилася в результаті ущільнення, дегідратації та цементації глин при діагенез і Епігенез. За мінералогічним і хімічним складом аргіліти дуже подібні з глинами, але відрізняються від них більшою твердістю і нездатністю розмокати у воді. Складені в основному глинистими мінералами гідрослюдистої монтмориллонитовій і хлоритових типів з домішкою частинок кварцу, слюди, польових шпатів. Подібно глин, аргіліт утворюють або масивні пласти, або мікрослоістие (плитчаста) різновиди. Аргіліти - типові осадові породи, характерні для геосинклінальних складчастих областей, а також глибоко занурених осадових товщ платформ.
3. Определеніе.Классіфікація грунтів
Грунт - гірські породи, грунту, техногенні утворення, що представляють собою багатокомпонентну і різноманітну геологічну систему і є об'єктом інженерно-господарської діяльності людини.
Грунти можуть служити:
1) матеріалом підставі будівель і споруд;
2) середовищем для розміщення в них споруд;
3) матеріалом самої споруди.
РІЗНОВИДИ ГРУНТІВ
Клас природних скельних грунтів - грунти з жорсткими структурними зв'язками (кристалізаційна і цементаційних)
Клас природних дисперсних грунтів - грунти з водноколоїдне і механічними структурними
Клас природних мерзлих грунтів - грунти з кріогенними структурними зв'язками
Клас техногенних (скельних, дисперсних і мерзлих) грунтів - грунти з різними структурними зв'язками, утвореними в результаті діяльності людини
Грунт скельний - грунт, що складається з кристалітів одного або декількох мінералів, які мають жорсткі структурні зв'язки кристаллизационного типу.
Грунт напівскельний - грунт, що складається з одного або декількох мінералів, які мають жорсткі структурний зв'язку цементаційних типу.
Умовна межа між скельними і напівскельного грунту приймається по міцності на одноосьовий стиск (R c ³ 5 МПа - скельні грунти, R c <5 МПа - напівскельні грунти).
Грунт дисперсний - грунт, що складається з окремих мінеральних частинок (зерен) різного розміру, слабосвязанних один з одним; утворюється в результаті вивітрювання скельних грунтів з подальшим транспортуванням продуктів вивітрювання водним або еоловим шляхом і їх відкладення.
Грунт глинистий - зв'язний мінеральний грунт, що має числом пластичності I p ³ 1.
Пісок - незв'язний мінеральний грунт, в якому маса часток розміром менше 2 мм складає більше 50% (I p = 0).
Грунт великоуламковий - незв'язний мінеральний грунт, в якому маса часток розміром більше 2 мм складає більше 50%.
Іл - Водонасичений сучасний осад переважно морських акваторій, що містить органічну речовину у вигляді рослинних залишків та гумусу. Зазвичай верхні шари мулу мають коефіцієнт пористості е ³ 0,9, текучу консистенцію I L> 1, вміст часток менше 0,01 мм становить 30-50% за масою.
Сапропель - прісноводний мул, що утворився на дні застійних водойм з продуктів розпаду рослинних і тваринних організмів і містить більше 10% (за масою) органічної речовини у вигляді гумусу і рослинних залишків. Сапропель має коефіцієнт пористості е> 3, як правило, текучу консистенцію I L> 1, високу дисперсність - вміст часток крупніше 0,25 мм зазвичай не перевищує 5% за масою.
Торф - органічний грунт, що утворився в результаті природного відмирання і неповного розкладання болотних рослин в умовах підвищеної вологості при відсутності кисню та містить 50% (за масою) і більше органічних речовин.
Грунт заторфований - пісок і глинистий грунт, що містить у своєму складі в сухий навішуванні від 10 до 50% (за масою) торфу.
Грунт - поверхневий родючий шар дисперсного грунту, утворений під впливом біогенного та атмосферного чинників.
Грунт просадних - грунт, який під дією зовнішнього навантаження і власної ваги чи тільки від власної ваги при замочуванні водою або іншою рідиною зазнає вертикальну деформацію (просідання) і має відносну деформацію просідання e sl ³ 0,01.
Грунт пучиністий - дисперсний грунт, який при переході з талого у мерзлий стан збільшується в об'ємі внаслідок утворення кристалів льоду і має відносну деформацію морозного здимання e fn ³ 0,01.
Грунт багаторічномерзлі (синонім - грунт вічномерзлий) - грунт, що знаходиться у замерзлому стані постійно протягом трьох і більше років.
Грунт сезонномерзлий - грунт, що знаходиться у замерзлому стані періодично протягом холодного сезону.
Грунт морозний - скельний грунт, що має негативну температуру і не містить у своєму складі лід і незамерзаючих воду.
Грунт сип (синонім - «суха мерзлота») - великоуламковий і піщаний грунт, що має негативну температуру, але не зцементований льодом і не володіє силами зчеплення.
Грунт охолоджений - засмальцьований великоуламковий, піщаний і глинистий грунти, негативна температура яких вища за температуру початку їх замерзання.
Грунт твердомерзлий - дисперсний грунт, міцно зцементований льодом, що характеризується відносно крихким руйнуванням і практично нестисливої під зовнішнім навантаженням.
Грунт,-дисперсний грунт, зцементований льодом, але має в'язкі властивості і ущільненням під зовнішнім навантаженням.
Кріогенні структурні зв'язки грунту - кристалізаційні зв'язки, що виникають у вологих дисперсних і тріщинуватих скельних грунтах при негативній температурі в результаті сцементірованія льодом.
Лід (синонім - грунт крижаний) - природне утворення, що складається з кристалів льоду з можливими домішками уламкового матеріалу і Техногенні грунти - природні грунти, змінені та переміщені в результаті виробничої і господарської діяльності людини, і антропогенні освіти.
Антропогенні освіти - тверді відходи виробничої та господарської діяльності людини, в результаті якої відбулося докорінна зміна складу, структури і текстури природного мінерального або органічного сировини.
Природні переміщені освіти - природні грунти, переміщені з місць їх природного залягання, піддані частково виробничої переробці в процесі їх переміщення.
Природні, змінені в умовах природного залягання, - природні грунти, для яких середні значення показників хімічного складу змінені не менш ніж на 15%.
Грунти, змінені фізичним впливом, - природні грунти, в яких техногенний вплив (ущільнення, заморожування, тепловий вплив і т. д.) змінює будова і фазовий склад.
Грунти, змінені хіміко-фізичним впливом, - природні грунти, в яких техногенний вплив змінює їх речовинний склад, структуру і текстуру.
Насипні грунти - техногенні грунти, переміщення та укладення яких здійснюються з використанням транспортних засобів, вибуху.
Намивні грунти - техногенні грунти, переміщення та укладення яких здійснюються за допомогою засобів гідромеханізації.
Побутові відходи - тверді відходи, утворені в результаті побутової діяльності людини.
П ромишленние відходи - тверді відходи виробництва, отримані в результаті хімічних і термічних перетворень матеріалів природного походження.
Шлаки - продукти хімічних і термічних перетворень гірських порід, що утворюються при спалюванні.
Шлами - високодисперсні матеріали, які утворюються в гірничо-збагачувальному, хімічному та деяких інших видах виробництва. Золи - продукт спалювання твердого палива.
Золошлаки - продукти комплексного термічного перетворення гірських порід і спалювання твердого палива.
4. Основні показники фізичних властивостей грунтів, їх одиниці виміру
1. Клас природних скельних грунтів
За межею міцності на одноосьовий стиск R c у водонасиченому
| Різновид грунтів | Межа міцності на одноосьовий стиск R c, МПа |
| Дуже міцний | > 120 |
| Міцний | 120-50 |
| Середньої міцності | 50-15 |
| Маломіцний | 15-5 |
| Пониженої міцності | 5-3 |
| Низькою міцності | 3-1 |
| Дуже низькою міцності | <1 |
| Різновид грунтів | Щільність скелета r d, г / см 3 |
| Дуже щільний | > 2,50 |
| Щільний | 2,50-2,10 |
| Пухкий | 2,10-1,20 |
| Дуже пухкий | <1,20 |
За ступенем розчинності у воді
| Різновид грунтів | Кількість воднорастворімих солей q sr, г / л |
| Нерозчинний | <0,01 |
| Важкорозчинний | 0,01-1 |
| Ньорозчинні | 1 ¾ 10 |
| Легкорозчинний | > 10 |
| Різновид грунтів | Коефіцієнт фільтрації К ф, м / добу |
| Неводопроніцаемий | <0,005 |
| Слабоводопроніцаемий | 0,005-0,30 |
| Водопроникний | 0,30-3 |
| Сільноводопроніцаемий | 3 ¾ 30 |
| Дуже сільноводопроніцаемий | > 30 |
| Підгрупа грунтів | Структура | Текстура | |
| Магматичні | Інтрузивні | Дрібно-, середньо-та крупнокристалічна | Масивна, порфірова, міндалекаменная |
| Ефузивні | Склувата, неполнокрісталліческая | ||
| Метаморфічні | Така ж, як у магматичних грунтів | Гнейсових, сланцеватая, шарувато-сланцеватая, тонкослоістих, нолосчатоя, масивна і ін | |
| Осадові | Дрібно-, середньо-та крупнокристалічна | Масивна, шарувата | |
За гранулометричним складом великоуламкові грунти і піски
| Різновид грунтів | Розмір зерен, частинок d, мм | Вміст зерен, частинок, % За масою |
| Великоуламкові: | ||
| - Валунний (при перевазі неокатанного частинок - глибовий) | > 200 | > 50 |
| - Галечникові (при неокатанного гранях - щебенисті) | > 10 | > 50 |
| - Гравійний (при неокатанного гранях - дресвяний) | > 2 | > 50 |
| Піски: | ||
| - Гравелистий | > 2 | > 25 |
| - Великий | > 0,50 | > 50 |
| - Середньої крупності | > 0,25 | > 50 |
| - Дрібний | > 0,10 | ³ 75 |
| - Пилуватий | > 0,10 | <75 |
2.3 За кількістю пластичності I p глинисті
| Різновид глинистих грунтів | Чисто пластичності |
| Супісок | 1-7 |
| Суглинок | 7-17 |
| Глина | > 17 |
За відносної деформації просідання e sl глинисті грунти
| Різновид глинистих грунтів | Відносна деформація просадності e sl, д. е. |
| Непросадного | <0,01 |
| Просадні | ³ 0,01 |
| Різновид грунтів | Коефіцієнт водонасичення S r, д. е. |
| Малою мірою водонасичення | 0-0,50 |
| Середнього ступеня водонасичення | 0,50-0,80 |
| Насичені водою | 0,80-1,00 |
За льдістості за рахунок видимих крижаних включень
| Різновид грунтів | Льдистость за рахунок видимих крижаних включень i i, д. е. | |
| Скельні і напівскельні грунти | Дисперсні грунти | |
| Слабольдістий | <0,01 | <0,20 |
| Льодисті | 0,01 ¾ 0,05 | 0,20 ¾ 0,40 |
| Сильнольодисті | > 0,05 | 0,40 - 0,60 |
| Дуже сильнольодисті | ¾ | 0,60 ¾ 0,90 |
Озерні відкладення -, осадові утворення на дні озер сучасних і давніх, що існували в минулі геологічні епохи. Озерні відкладення відносяться до континентальних відкладів, але в той же час володіють деякими ознаками, властивими морських відкладеннях (хороша сортування матеріалу, горизонтальна шаруватість та ін.) Відмінні риси озерних відкладень: лінзовідно залягання, невелике число залишків специфічної фауни і занесених з берегів залишків рослин і тварин, а також тісний зв'язок з алювіальними і ін типами континентальних опадів. В особливу категорію виділяють озерно-льодовикові відкладення. У прісноводних озерах накопичуються механічні опади, серед яких часто переважають тонкозернисті з чіткою горизонтальної шаруватість, а також сапропель, діатоміт. При заростанні озера нерідко перетворюються на торф'яні болота. Характер озерних отложенійізменяется в залежності від клімату. В областях з холодним кліматом відкладається уламковий піщано-глинистий матеріал, іноді з стрічкової слоистостью; в озерах помірного поясу разом з уламковим матеріалом накопичуються залізо ("бобові" руди), кремнезем (діатоміти), карбонат кальцію, органіч. речовина (торф, сапропель та ін.) У посушливих областях, де поширені солонувато-водні і солоні озера, відкладаються карбонати, галіт, гіпс, а в безстічних озерах - доломітові опади, іноді сода.
Озерні відкладення - опади, які утворюються на дні озер, складені уламковим (гравій, галька, пісок, глина), хімічним або органогенних матеріалом. Розрізняють відкладення прісних, солоних і вулканічних озер. Склад озерних відкладень підпорядкований кліматичної зональності. Застосовуються, в залежності від їх властивостей, як заповнювачі бетонів, розчинів.
6. Методи визначення відносного і абсолютного віку порід, ери і періоди геологічної історії землі.
Геохронологія (від гео і хронологія), геологічне літочислення, вчення про хронологічну послідовність формування і вік гірських порід, що складають земну кору. Розрізняють відносну та абсолютну (або ядерну) геохронології. Відносна геохронологія полягає у визначенні відносного віку гірських порід, який дає уявлення про те, які відкладення в земній корі є більш молодими і які більш давніми, без оцінки тривалості часу, протекшего з моменту їх утворення. Абсолютна геохронологія встановлює т. н. абсолютний вік гірських порід, тобто вік, виражений в одиницях часу, зазвичай у мільйонах років. (Останнім часом термін "абсолютний вік" часто замінюють назвою ізотопний, або радіологічний, вік.)
Відносна геохронологія-для визначення відносного віку шаруватих осадових і пірокластичних порід, а також вулканічних порід (лав) широко застосовується принцип послідовності нашарування [т. н. закон Стенсила (Стено)]. Згідно з цим принципом, кожен вищерозміщений пласт (при непорушеною послідовності залягання шаруватих гірських порід) молодшого нижчого. Відносний вік інтрузивних порід та інших нешаруватою геологічних утворень визначається за співвідношенням з товщами шаруватих гірських порід. Пошарове розчленування геологічного розрізу, тобто встановлення послідовності нашарування що складають його порід, становить стратиграфію даного району. Для порівняння стратиграфії віддалених один від одного територій (районів, країн, материків) та встановлення в них товщ близького віку використовується палеонтологічний метод, заснований на вивченні похованих у пластах гірських порід скам'янілих залишків вимерлих тварин і рослин (морських раковин, відбитків листя і т.д .). Зіставлення скам'янілостей різних пластів дозволило встановити процес незворотного розвитку органічного світу і виділити в геологічній історії Землі ряд етапів з властивим кожному з них комплексом тварин і рослин. Виходячи з цього, схожість флори і фауни в пластах осадових порід може свідчити про одночасність утворення цих пластів, тобто про їх одновіковими.
У результаті праць декількох поколінь геологів була встановлена загальна послідовність накопичення шарів земної кори, що отримала назву стратиграфічної шкали. Верхня частина її (фанерозой) складена за допомогою палеонтологічного методу з великою ретельністю. Для нижчого відрізка шкали (докембрій), відповідного величезної по потужності товщі порід, палеонтологічний метод має обмежене застосування через поганий збереження або відсутності скам'янілостей. Внаслідок цього нижня - докембрийская - частина стратиграфічної шкали розчленована менш детально. За ступенем метаморфізму гірських порід та інших ознаками докембрій ділиться на архей (або археозой) і протерозою. Верхня - фанерозойськая - частина шкали ділиться на три групи (або ератеми): палеозойську, мезозойську і кайнозойську. Кожна група ділиться на системи (всього у фанерозої 12 систем). Кожна система підрозділяється на 2-3 відділу; останні в свою чергу діляться на яруси і підпорядковані їм зони. Як системи, так і багато яруси можуть бути простежені на всіх континентах, але більша частина зон має тільки місцеве значення. Найбільшим підрозділом шкали, об'єднуючим кілька груп, служить еонотема (наприклад, Палеозойська, мезозойська і кайнозойская групи об'єднуються у фанерозойских еонотему, або фанерозой). Стратиграфічна шкала є основою для створення відповідної їй геохронологічної шкали, яка відображає послідовність відрізків часу, протягом яких формувалися ті чи інші товщі порід. Кожному підрозділу стратиграфічної шкали відповідають певні підрозділи геохронологічної шкали. Так, час, протягом якого відклалися породи будь-якої з систем, носить назву періоду. Відділам, ярусах і зон відповідають проміжки часу, які називаються відповідно епоха, століття, час; групам відповідають ери. Найбільшому стратиграфічному підрозділу - еонотеме - відповідає хронологічний термін - еон. Існують два еону - докембрійський, або кріптозойскій, і фанерозойский. Тривалість більш давнього - докембрійського еону становить близько 5 / 6 всієї геологічної історії Землі. Кожен з періодів фанерозойського еону, за винятком останнього - антропогенового (четвертинного), охоплює приблизно рівновеликі інтервали часу. Антропогеновая система, яка відповідає часу існування людини, набагато коротше. Розчленування антропогену проводиться, на відміну від інших періодів, з фауни наземних ссавців, яка еволюціонує набагато швидше, ніж морська фауна (у складі останньої за час антропогену не відбулося принципових змін), а також на основі вивчення льодовикових відкладень, що характеризують епохи загального похолодання. Деякі дослідники вважають виділення антропогенових відкладів [см. Антропогеновая система (період)] в особливу систему неправомочним і розглядають її як завершальний етап попереднього неогенового періоду.
Абсолютна геохронологія - на початку 20 ст. П. Кюрі у Франції і Е. Резерфорд у Великобританії запропонували використовувати радіоактивний розпад хімічних елементів для визначення абсолютного віку гірських порід та мінералів. Вимірювання віку проводиться за змістом продуктів радіоактивного розпаду в мінералах.
У 1907 з ініціативи Е. Резерфорда Б. Болтвуд в Канаді визначив вік ряду радіоактивних мінералів з накопичення в них свинцю. У СРСР ініціатором радіологічних досліджень був В. І. Вернадський. Його починання продовжили В. Г. Хлопін, І. Є. Старий, Е. К. Герлінг. У 1937 була створена Комісія з визначення абсолютного віку геологічних формацій.Ціфри, отримані в результаті перших визначень абсолютного віку порід, дозволили англійської геологу А. Холмсу в 1938 запропонувати першим геохронологічної шкалу фанерозою. Ця шкала неодноразово уточнювалася і перероблялася.
Методи визначення абсолютного віку. Накопичення продуктів радіоактивного розпаду протягом часу, який покладено в основу визначень абсолютного віку
Свинцевий метод заснований на дослідженнях радіогенного свинцю в мінералах (уранініт, монацит, циркон, ортіте). Він є найбільш достовірним, оскільки рішення задачі про вік урано-торієвого мінералу досягається по трьох незалежних рівнянь:
Аргоновий метод. Заснований на радіогенного накопиченні аргону в калієвих мінералах.
Стронцієвий метод, заснований на радіоактивному розпаді 87Rb і перетворення його в 87Sr,
Для оцінки віку геологічних об'єктів в межах 60000 років величезне значення набув радіовуглецевий метод, заснований на тому, що в атмосфері Землі під впливом космічних променів за рахунок рясного азоту йде ядерна реакція 14N + n = 14С + Р; разом з тим 14С радіоактивний і має період напіврозпаду більше 5700 років. В атмосфері встановилася рівновага між синтезом і розпадом цього ізотопу, внаслідок чого зміст 14С в повітрі постійно. Рослини і тварини за їхнього життя весь час обмінюються вуглецем з атмосферою. Вимірюючи вміст 14С за допомогою високочутливої радіометричної апаратури, можна встановити вік органічних залишків.
| Геохронологічна таблиця | |||||
| Ера | Період | Епоха | Вік, млн. років | ||
| Кайнозойська | Четвертинний (антропогенового) | Голоценових | 2 | 95 | |
| Плейстоценових | |||||
| Неогеновий | Пліоценових | 26 | |||
| Міоценових | |||||
| Палеогеновий | Олігоценову | 67 | |||
| Еоценових | |||||
| Палеоценову | |||||
| Мезозойська | Крейдяний | Позднемеловую | 137 | 572 | |
| Раннемелового | |||||
| Юрський | Позднеюрские | 195 | |||
| Среднеюрских | |||||
| Раннеюрская | |||||
| Тріасовий | Позднетріасовая | 240 | |||
| Среднетріасовая | |||||
| Раннетріасовая | |||||
| Палеозойська | Позднеполеозойская | Пермський | Позднепермская | 285 | 2565 |
| Раннепермского | |||||
| Каменоугольний (Карбон) | Позднекаменноугольная | 360 | |||
| Среднекаменноугольная | |||||
| Раннекаменноугольная | |||||
| Девонський | Позднедевонская | 410 | |||
| Середньодевонські | |||||
| Раннедевонского | |||||
| Раннеполеозойская | Силурийский | Позднесілурійская | 440 | ||
| Раннесілурійская | |||||
| Ордовикский | Позднеордовікская | 500 | |||
| Среднеордовікская | |||||
| Раннеордовікская | |||||
| Кембрійський | Позднекембрійская | 570 | |||
| Среднекембрійская | |||||
| Раннекембрійская | |||||
| Протерозойська | Позднепротерозойськие | Вендская | 1600 | 6100 | |
| Позднеріфейская | |||||
| Среднеріфейская | |||||
| Раннеріфейская | |||||
| Среднепротерозойскій | - | 1900 | |||
| Ранньопротерозойські | - | 2600 | |||
| Архірейская | - | - | більше 2600 | ||
Т2
Еон (еонотема) Фанерозойський еон
Ера (ератеми) Мезозой
Період (система) Тріасовий
Епоха (відділ) Среднетріасовий
Тріасовий період або тріас - геологічний період, перший етап мезозою; слід за пермським періодом, передує юрському. Початок близько 251 млн. років, кінець - 200 млн. років тому, тривалість близько 50 млн. років.
Геологічні події У тріасі сильно скорочуються площі внутрішньоконтинентальних водойм, розвиваються пустельні ландшафти.
Клімат Потепління клімату викликає висихання багатьох внутрішніх морів. У залишилися морях росте рівень солоності.
О1, О2
Еон (еонотема) Фанерозойський еон
Ера (ератеми) Палеозой
Період (система) ордовикский
Епоха (відділ) Верхнеордовікскій, Среднеордовікскій
Ордовицьке система (період) - ордовик, друга знизу система палеозойської групи, відповідна другого періоду палеозойської ери геологічної історії Землі. Початок ордовицької системи радіологічними методами визначається 500 млн. років тому, а тривалість 60 млн. років.
| Відділи | Яруси |
| Верхній О3 | Ашгільскнй О3а |
| Середній О2 | Карадокскій О3с |
| Лландейловскій О2l | |
| Лланвірнський О2ln | |
| Нижній O1 | Аренігскій О1ar |
| Tpemaдокскій O1t |
С3
Еон (еонотема) Фанерозойський еон
Ера (ератеми) Палеозой
Період (система) Кам'яновугільний
Епоха (відділ) Верхній карбон включає в себе 2 яруси: касимовский (C3k) і гжельский (С3g).
Кам'яновугільний період, скорочено карбон (С) - геологічний період у верхньому палеозої 360-286 млн років тому. Названий через епохи вуглеутворення в цей час.
Поява дерев і плазунів. На карті світу вперше з'являються обриси видатного суперконтиненту в історії Землі - Пангеї. Пангея утворилася при зіткненні Лавразія (Північна Америка і Європа) з древнім південним суперконтинентів Гондваною. Незадовго до зіткнення Гондвана повернулася за годинниковою стрілкою, так що її східна частина (Індія, Австралія, Антарктида) перемістилася на південь, а західна (Південна Америка і Африка) виявилася на півночі. У результаті повороту на сході з'явився новий океан - Тетіс, а на заході закрився старий - океан Рея. У той же час океан між Балтикою і Сибіром ставав дедалі менше; незабаром ці континенти теж зіткнулися [1].
Карбон підрозділяється на три доби (відділу) - ранній карбон (тривалістю 40 млн років), середній карбон (24 млн років) і пізній карбон (10 млн років).
Нижній карбон включає в себе 3 яруси: турнейского (C1t), візейського (С1v) і серпуховский (С1srp).
Середній карбон включає в себе 2 яруси: башкирська (C2b) і московський (С2m).
Верхній карбон включає в себе 2 яруси: касимовский (C3k) і гжельский (С3g).
7. Сутність ендогенних процесів Землі. Схеми порушення форм залягання порід
Ендогенні процеси (греч.Endon - всередині + Genes - породжує, народжений) - рельєфоутворюючі геологічні процеси, пов'язані з енергією, що виникає в надрах твердої землі.і обумовлені її внутрішньою енергією, силою тяжіння і силами, що виникають при обертанні Землі. Ендогенні процеси проявляються у вигляді тектонічних рухів земної кори, магматизму, метаморфізму гірських порід, сейсмічної активності. Головними джерелами енергії ендогенних процесів є тепло і перерозподіл матеріалу у надрах Землі за густиною (гравітаційна диференціація). Ендогенні процеси відіграють головну роль при утворенні великих форм рельєфу.
Глибинне тепло Землі має переважно радіоактивне походження. Безперервна генерація тепла в надрах Землі веде до утворення потоку його до поверхні. Під впливом теплового потоку або безпосередньо тепла, принесеного піднімається глибинної магмою, виникають так звані корові вогнища магми в самій земній корі; досягаючи приповерхневих частин кори, магма впроваджується в них у вигляді різних за формою інтрузівов або виливається на поверхню, утворюючи вулкани.
Гравітаційна диференціація вела до розшарування Землі на геосфери різної щільності. На поверхні Землі вона проявляється також у формі тектонічних рухів, які, у свою чергу, ведуть до тектонічних деформацій порід земної кори і верхньої мантії; накопичення і подальша розрядка тектонічних напружень вздовж активних розломів призводять до землетрусів.
Грабен
(Нім. Graben, буквально - рів) ділянка земної кори, опущений по крутих, нерідко вертикальним розривів, зазвичай скидах, щодо навколишніх ділянок. Розміри грабенів досягають десятків кілометрів у поперечнику і сотень кілометрів в довжину. Система найбільших у світі грабен проходить на В. Африки (див. Східно-Африканська зона розломів). У Західній Європі найбільшим грабеном є долина р.. Рейн. Подібні грабени планетарного масштабу названі рифтам; Грабени ускладнені по краях додатковими розривами, створюють ступені, називаються складними.
Горст
(Нем.Horst - гніздо), піднятий над суміжними ділянками, зазвичай витягнутий, ділянка земної кори, обмежений круто нахиленими розривами скидами або підкидання. Розміри Г. різні - до багатьох десятків км в поперечнику і сотень км в довжину.
8. Сутність екзогенних процесів Землі. Опис процесу (карст, морозне пучение)
Екзогенні процеси-геологічні процеси, зумовлені зовнішніми по відношенню до Землі джерелами енергії (переважно сонячне випромінювання) в поєднанні з силою тяжіння. Екзогенні процеси протікають на поверхні і в приповерхневій зоні земної кори в формі механічного та фізико-хімічного її взаємодії з гідросферою і атмосферою. До них відносяться: вивітрювання, геологічна діяльність вітру (еолові процеси, дефляція), проточних поверхневих і підземних вод (ерозія, денудація), озер і боліт, вод морів і океанів (абразія), льодовиків (екзарація). Головні форми прояву Е. п. на поверхні Землі: руйнування гірських порід та хімічна перетворення складають їх мінералів (фізичне, хімічне, органічне вивітрювання); видалення і перенесення розпушених і розчинних продуктів руйнування гірських порід водою, вітром і льодовиками; відкладення (акумуляція) цих продуктів у вигляді опадів на суші або на дні водних басейнів і поступове їх перетворення в осадові гірські породи (седиментогенез, діагенез, катагенез). Е. п. у поєднанні з ендогенними процесами беруть участь у формуванні рельєфу Землі, в освіті товщ осадових гірських порід і пов'язаних з ними родовищ корисних копалин. Так, наприклад, в умовах прояву специфічних процесів вивітрювання і накопичення опадів утворюються руди алюмінію (боксити), заліза, нікелю та ін; в результаті селективного відкладення мінералів водними потоками формуються розсипи золота і алмазів; в умовах, що сприяють накопиченню органічні речовини і збагачених їм товщ осадових гірських порід, виникають горючі корисні копалини.
Карст (від нім. Karst, за назвою вапнякового альпійського плато Крас в Словенії), - сукупність процесів і явищ, пов'язаних з діяльністю води і виражаються в розчиненні гірських порід і утворення в них порожнин, а також своєрідних форм рельєфу, що виникають на місцевостях, складених порівняно легко розчинними у воді гірськими породами (гіпсами, вапняками, мармурами, доломітами і кам'яною сіллю).
На своєму підземному шляху вода зустрічає розчинні породи, до яких відносяться галогени (кам'яна сіль), карбонатні породи (вапняк, доломіт, мармур), а також сульфати (гіпс, ангідрит). Протікаючи по тріщинках, вода розчиняє породи, почасти механічно розмиває їх, розширюючи шлях, часто утворюючи великі підземні порожнини і печери. Подібну роботу проводять і атмосферні води, що стікають по поверхні виходів розчинних прод і просочуючись у їх тріщини. Вся сукупність цих процесів носить назву карсту або карстоутворення. Термін походить від назви вапнякового плато Карст на північ від Трієста, в Словенії, на північному узбережжі Адріатичного моря. Розвиток карсту може відбуватися лише в поверхні або на порівняно невеликій глибині від неї, там, де циркуляція підземних вод інтенсивний. Найбільше поширений карст в карбонатних породах, тоді як соляний і гіпсовий карст - явище порівняно рідкісне. Це пояснюється тим, що солі і гіпс зазвичай залягають серед водотривких глинистих порід, що не пропускають до них воду. Крім того, ці породи зазвичай масивні, не трещиновати. Надалі мова піде про карбонатному карсті.
Підземні карстові ходи починаються зазвичай з поверхні Землі, оскільки їх поява пов'язана з проникненням під землю атмосферних вод. Поверхневою формою прояву карсту є неглибокі вибоїни або борозни, розкриті на поверхні виходу породи дощовими водами і звані каррами. Карри іноді покривають великі площі, перетворюючи їх в незручну для обробки і навіть труднопрохідну місцевість - карровиє поля. Іноді вода стікає з усіх сторін до якого-небудь ходу, утворюючи навколо нього воронкообразное пониження, зване карстової лійкою. На дні лійки розташовується водопоглинаючі отвір у вигляді вертикального або похилого ходу, зробленого водою - Понор.
У тих областях, де карст дуже давній, на дні воронок накопичується багато змитих залишкових глинистих продуктів розчинення вапняків. Вони часто бувають багаті окислами заліза і пофарбовані в червоний колір, чому отримали назву "terra rossa". Вони дуже родючі, покриті пишною рослинністю і є справжніми оазисами серед голих вапняних скель. Ще більш великі і глибокі карстові улоговини, що досягають глибини багатьох десятків і сотень метрів і займають іноді площі у десятки км2, називаються полья.
Растворяющая робота води створює цілу систему підземних карстових форм у вигляді різних порожнин. Серед останніх можна виділити насамперед групу вертикальних і похилих карстових ходів, які є шляхами руху води. До них відносяться карстові колодязі, що досягають іноді 10-20 м у поперечнику і 200-300 м глибини. Ці ходи ведуть у суцільну систему пов'язаних між собою горизонтальних і похилих тунелів і галерей, нерідко розташованих в кілька ярусів і отримали назву карстових печер. Вони бувають дуже великі. Так, сумарна довжина всіх ходів найбільшої в світі Мамонтової печери в США перевищує 300 км. За такими печер протікають цілі підземні річки і струмки, в їх залах вміщаються підземні озера. Вода, яка проникає сюди за рахунок просочування атмосферних опадів, містить багато розчиненого СО2. Вона тому легко розчиняє вапняк, насичуючись вуглекислим Са у вигляді бікарбонату. Потрапляючи на стіну або стелю печери, вода виділяє частину розчиненого СО2 і бікарбонат знову переходить в середню сіль. Вона важко розчинна і частково випадає в осад у вигляді кальциту. Са (НСО3) 2 СаСО3 + Н2О + СО2
Морозний пучение-збільшення обсягу промерзають вологих грунтів і пухких гірських порід внаслідок кристалізації в них води (твірної крижані прошарку, лінзи і т. д.) і розущільнення мінеральних частинок. Спостерігається в областях поширення сезонно-і багаторічномерзлих порід. М. п. викликає нерівномірне підняття промерзають товщ; неоднакова величина підняття пояснюється відмінностями в умовах промерзання, склад порід, їх вологості, щільності і т. д. Найбільш схильні М. п. глинисті породи, оскільки їх М. п. залежить не тільки від власної вологості, але і від міграційної вологи, що надходить в промерзає грунт із суміжних немерзлих зон. Напруги, що у грунтах при М. п., здатні викликати розрив кореневої системи рослин, деформації і зміщення споруд і т. п. Для попередження несприятливих наслідків М. п. проводять меліоративні роботи, обробляють грунт речовинами, що змінюють його фізико-хімічні властивості; застосовують спеціальні будівельні конструкції.
9. Види води в грунтах. Умови залягання і рух, хімічний склад і агресивність по відношенню до будівельних конструкцій підземних вод. Закон Дарсі, коефіцієнт фільтрації. Тріщинні підземні води
Грунтові води - підземні води, що залягають на першому від поверхні землі водоупор і представляють собою постійний в часі і значний за площею поширення водоносний горизонт.
Гігроскопічна вода - вода, що поглинається сухим грунтово-грунтом з повітря.
Гравітаційна вода - підземна вода, здатна пересуватися по порах, тріщинах та інших пустот гірських порід під впливом сили тяжіння.
Прочносвязанная вода - вода, що міститься в грунтах у формі плівки товщиною в 2-3 молекули води. Утримується силами електромолекулярного тяжіння. За своїми властивостями близька до твердого тіла, має високу щільність.
Капілярні води - води, що утримуються в порах грунту під впливом капілярних (менісків) сил.
Хімічний склад підземних вод. Підземні води завжди містять розчинені гази і солі. Утворюючись за рахунок атмосферних опадів, вони заносять з поверхні Землі розчинені в них кисень, азот, вуглекислоту. Проходячи через грунт і гірські породи, що містять органічну речовину, вони збагачуються сірководнем, метаном та ін вуглеводнями. Циркулюючи по тріщинах гірських порід, води збагачуються карбонатами, сульфатами, хлоридами, а також і важко розчинними речовинами: кремнеземом, оксидами заліза та ін Грунтові води сильніше залежать від клімату, ніж міжпластові. В областях з вологим кліматом грунтові води зазвичай прісні або слабко мінералізовані. У посушливих областях з уповільненою циркуляцією вод вони звичайно сильніше мінералізовані, аж до солоних, в яких поряд з карбонатами містяться сульфати Na, K, Ca, а також хлористі солі.
Характер мінералізації підземних вод сильно залежить від складу порід, за якими вони циркулюють. Склад розчинних у воді речовин часто визначає її лікувальні властивості. У місцях виходу підземних вод з лікувальними властивостями, так званих бальнеологічних вод, створюються курорти.
Агресивна вода - вода, що руйнує бетон, метали та гірські породи. Розрізняють вуглекислотний витравлюють, общекіслотний, сульфатний, магнезіальний і кисневий види агресивності.
Основний закон фільтрації.
Рух води в порах гірської породи математично виражається наступним чином:
Q = KJW
де Q - витрата води, м3/сут.; К - коефіцієнт фільтрації м / добу; J - напірний градієнт (дорівнює tg кута нахилу фунтового потоку); W - поперечний переріз фільтруючої породи, м2.
Це вираз сформульовано в 1856 р. французьким інженером і на ім'я автора отримало назву закону Дарсі. Виведено це вираз для порід з ламінарним (паралельно, струйчатую, без пульсації) характером руху підземних вод, яке має місце в пісках, пісковиках та інших породах. Пізніше М.М. Павловським, Т.М. Каменським і Н.К. Гірінскім доведено правомірність цього закону і для гравелистих порід, де швидкості досягають 125 м / добу.
Швидкість фільтрації з виразу Дарсі становить
Цю швидкість фільтрації називають здається, оскільки витрата потоку віднесений до всієї площі поперечного перерізу фільтруючої породи. Якщо прийняти напірний градієнт за одиницю, то коефіцієнт фільтрації можна розглядати як уявну швидкість руху води.
Дійсну швидкість (Vq) являє собою відношення витрати води до тієї частини поперечного перерізу, яка зайнята порами:
У глинистих породах, де багато фізично вологи, не бере участь в гравітаційному русі води і примусового пори, розрізняють активну пористість (Пакт), що показує яка частина перерізу породи здатна пропускати рухому воду
Де WММВ - максимальна молекулярна вологоємність в частках одиниці; y ск - об'ємна вага скелета породи.
Тріщинні підземні води-підземні води циркулюють у тріщинах скельних грунтів. Вони переміщуються по тріщинах різного походження: тектонічних розломах, тріщинах окремих магматичних масивів, тріщин вивітрювання і утворюють єдину гідравлічну систему, що нагадує систему сполучених посудин.
Схема залягання тріщинних вод:
1-трещінноватие породи зони вивітрювання; 2-тріщини-грунтові води; 3-рівень тріщини-грунтових вод; 4-нижня межа зони вивітрювання; 5-монолітні породи; 6-тектонічні розломи з тріщини-жильними напірними водами; H - напір тріщинних вод над покрівлею тунелю; С-свердловини
У верхній зоні масивів скельних грунтів до глибини 100м. розвинені тріщини-грунтові води. Вони поповнюються за рахунок інфільтрації атмосферних опадів. Водообільность їх визначається інтенсивністю поповнення та ступенем трещіннватості гірських порід. Скельні грунти долини річок тектонічного походження більш водообільние, ніж грунти, що складають вододіли. При розтині тріщини-грунтових вод гірничої виробки з поверхні вони ведуть себе як звичайні не напірні грунтові води.
Нижче по розрізу в зонах глибоких тектонічних розломів залягають тріщини-жильні води. Це лінійно витягнуті водні потоки, що йдуть в глибину до кількох сотень метрів. Харчуються вони з допомогою просочування трещинно-грунтових вод, тобто також за рахунок інфільтрації атмосферних опадів.
Різновидом тріщини-жильні води є карстові води, що циркулюють по тріщинах і печерам карстового походження. Карстові води переміщуються у вигляді річкових потоків за системою сполучених печер або заповнюються ізольовані підземні порожнини і створюють великі запаси. Харчування карстових вод відбувається також за рахунок інфільтрації атмосферних опадів або за рахунок просочування води з поверхні річок.
У гірничо-складчастих областях в зонах тектонічних розломів і в карстових печерах тріщини-жильні і карстові води зосереджені у вигляді гігантських обсягів і володіють підвищеним тиском. При будівництві підземних транспортних споруд часто відбуваються раптові водообільние прориви тріщини-жильні вод, що значною мірою ускладнює будівництво.
Хімічний склад як тріщини-жильних, так і карстових вод визначається складом вміщуючих їх гірських порід. У зоні інтенсивного водообміну тріщини-жильні звичайно прісні, гідрокарбонатні в (вапняках) або жорсткі сульфатні (в гіпсах)
10. Геологічні процеси в грунтах, обумовлені впливом підземних вод
Просадні явища-просадки, ущільнення грунту, що знаходиться під дією зовнішнього навантаження або тільки власної ваги. Відбувається при штучному замочуванні (у лесі і лесовидних відкладеннях), відтаванні (термічні осідання в мерзлих грунтах), динамічних впливах (вібраційні просідання). Величина про седанів поверхні, викликана осіданням грунтів, коливається від часток см до 2 м. Осідання можуть викликати утворення тріщин на поверхні і в масиві грунту. Якщо фільтрація вологи в грунтах при замочуванні грунтах відбувається після закінчення П. я., То можлива послепросадочная деформація грунту за рахунок вилуговування з нього водорозчинних сполук. Причини П. я. (У лесі і лесовидних відкладеннях) - недоуплотненное стан грунту з теряющими міцність при замочуванні зв'язками часток. При даній вологості грунту кожної величиною тиску відповідає певна його пористість, зменшувана зі зростанням тиску. Междучастічние зв'язку в грунті можуть затримати його ущільнення, незважаючи на збільшення (під впливом ваги нових відкладень або побудованих споруд) тиску, завдяки чому створюється невідповідність пористості тиску - недоуплотненное стан. При зниженні міцності зв'язків частинок грунту (наприклад, при замочуванні лесу в результаті витоків із водопровідної мережі або при підвищенні рівня грунтових вод поблизу водоймищ) виникають П. я. Недоуплотненное стан лесу і лесовидних відкладів характерно для посушливих напівпустельних або степових районів (Середня Азія, Україна, Північний Кавказ, Китай, південь Центральної Європи, басейн Міссісіпі). Термічні П. я. можуть протікати в зоні розвитку багаторічномерзлих гірських пород.Просадочние властивості лесу і лесовидних грунтів вивчаються в компресійних приладах, шляхом замочування котлованів і інших засобів. Відношення величини ущільнення грунту при замочуванні до первісної висоти зразка грунту називається відносної просадністю (змінюється від 0 до 0,1 і більше). П. я. можливі при зростанні вологості грунту до деякої величини (початкова вологість просідання) і при тиску, що перевищує певну величину (початковий тиск просідання). Умови будівництва на лесі і лесовидних грунтах поділяються на два типи: просідання поверхні землі під дією власної ваги замоченого грунту менше 5 см, просідання поверхні більше 5 см. Різні типи умов потребують різних будівельних заходів. Для боротьби з П. я. у будівництві проводиться замочування грунтів, силікатизація, ущільнення, випал (див. Закріплення грунтів, Ущільнення грунтів), здійснюються конструктивні заходи та усуваються можливості замочування підстав споруд. Просідання - явище, властиве лесах, і лесовидних грунтів і пов'язане з дією води на структуру грунту з подальшим її руйнуванням і ущільненням під вагою самого грунту або ж при сумарному тиску власної ваги і ваги споруди.
Пливуни - насичені водою пухкі відклади, здатні в результаті тиск верхніх товщ та інших механічних впливів переходити в текучий стан, при розтині їх в котлованах, гірських виробках, виїмках поводяться подібно в'язким рідин, приходячи в рух і опливая. Розрізняють псевдопливуни і істинні (тиксотропні) пливуни. При промерзанні пливун піддається сильному пученію, слабо фільтрує воду.
Боротьба з пливунами зводиться до їх осушення. При проходці тунелів, гірських виробок і пр. застосовують спеціальні щити, кесони, заморожування і т.п.
Набухання грунту - збільшення об'єму грунту при його змочуванні. Властиво головним чином глинистим грунтам.
Суфозія (від лат. Suffossio - підкопування, підривання)-вилуговування, винос дрібних мінеральних часток і розчинних речовин водою, що фільтрується в товщі гірських порід. Суфозія призводить до порушення мікроагрегатного структури грунтів; викликає осідання всій вищерозміщених товщі з утворенням на земній поверхні дрібних і великих замкнутих знижень (мікрозападін, блюдець, западин, воронок, Падина) діаметром до 10, рідко до 100-500 м.
Морозний пучение-збільшення обсягу промерзають вологих грунтів і пухких (головним чином, глинистих і пилуватих) гірських порід внаслідок кристалізації в них води (твірної крижані прошарку, лінзи і т. д.) і розущільнення мінеральних частинок. Спостерігається в областях поширення сезонно-і багаторічномерзлих порід. Морозний пучение викликає нерівномірне підняття промерзають товщ; неоднакова величина підняття пояснюється відмінностями в умовах промерзання, склад порід, їх вологості, щільності. Найбільш схильні до морозному пученію глинисті породи, оскільки їх пучение залежить не тільки від власної вологості, але і від міграційної вологи, що надходить в промерзає грунт із суміжних немерзлих зон. Напруги, що у грунтах при морозному обдиманні здатні викликати розрив кореневої системи рослин, деформації і зміщення споруд і т. п. Для попередження несприятливих наслідків морозного здимання проводять меліоративні роботи, обробляють грунт речовинами, що змінюють його фізико-хімічні властивості; застосовують спеціальні будівельні конструкції.
Список літератури
1. Черноусов С.І. Основи інженерної геології для транспортних будівельників Новосибірськ ВИД-во СГУПС 2007 212с.
2. Черноусов С.І. , Крицький М.Я., Сухорукова А.Ф. Інженерної геологія Західно-Сибірської залізниці.
Новосибірськ ВИД-во СГУПС 2005 144с.
3. Черноусов С.І. Інженерна геологія
Новосибірськ ВИД-во СГУПС 1999 75С.
4. Черноусов С.І. Інженерна геологія навчально-методичні матеріали
Новосибірськ ВИД-во СГУПС 2004 21с.
5. Web-сайти
Підземні карстові ходи починаються зазвичай з поверхні Землі, оскільки їх поява пов'язана з проникненням під землю атмосферних вод. Поверхневою формою прояву карсту є неглибокі вибоїни або борозни, розкриті на поверхні виходу породи дощовими водами і звані каррами. Карри іноді покривають великі площі, перетворюючи їх в незручну для обробки і навіть труднопрохідну місцевість - карровиє поля. Іноді вода стікає з усіх сторін до якого-небудь ходу, утворюючи навколо нього воронкообразное пониження, зване карстової лійкою. На дні лійки розташовується водопоглинаючі отвір у вигляді вертикального або похилого ходу, зробленого водою - Понор.
У тих областях, де карст дуже давній, на дні воронок накопичується багато змитих залишкових глинистих продуктів розчинення вапняків. Вони часто бувають багаті окислами заліза і пофарбовані в червоний колір, чому отримали назву "terra rossa". Вони дуже родючі, покриті пишною рослинністю і є справжніми оазисами серед голих вапняних скель. Ще більш великі і глибокі карстові улоговини, що досягають глибини багатьох десятків і сотень метрів і займають іноді площі у десятки км2, називаються полья.
Растворяющая робота води створює цілу систему підземних карстових форм у вигляді різних порожнин. Серед останніх можна виділити насамперед групу вертикальних і похилих карстових ходів, які є шляхами руху води. До них відносяться карстові колодязі, що досягають іноді 10-20 м у поперечнику і 200-300 м глибини. Ці ходи ведуть у суцільну систему пов'язаних між собою горизонтальних і похилих тунелів і галерей, нерідко розташованих в кілька ярусів і отримали назву карстових печер. Вони бувають дуже великі. Так, сумарна довжина всіх ходів найбільшої в світі Мамонтової печери в США перевищує 300 км. За такими печер протікають цілі підземні річки і струмки, в їх залах вміщаються підземні озера. Вода, яка проникає сюди за рахунок просочування атмосферних опадів, містить багато розчиненого СО2. Вона тому легко розчиняє вапняк, насичуючись вуглекислим Са у вигляді бікарбонату. Потрапляючи на стіну або стелю печери, вода виділяє частину розчиненого СО2 і бікарбонат знову переходить в середню сіль. Вона важко розчинна і частково випадає в осад у вигляді кальциту. Са (НСО3) 2 СаСО3 + Н2О + СО2
Морозний пучение-збільшення обсягу промерзають вологих грунтів і пухких гірських порід внаслідок кристалізації в них води (твірної крижані прошарку, лінзи і т. д.) і розущільнення мінеральних частинок. Спостерігається в областях поширення сезонно-і багаторічномерзлих порід. М. п. викликає нерівномірне підняття промерзають товщ; неоднакова величина підняття пояснюється відмінностями в умовах промерзання, склад порід, їх вологості, щільності і т. д. Найбільш схильні М. п. глинисті породи, оскільки їх М. п. залежить не тільки від власної вологості, але і від міграційної вологи, що надходить в промерзає грунт із суміжних немерзлих зон. Напруги, що у грунтах при М. п., здатні викликати розрив кореневої системи рослин, деформації і зміщення споруд і т. п. Для попередження несприятливих наслідків М. п. проводять меліоративні роботи, обробляють грунт речовинами, що змінюють його фізико-хімічні властивості; застосовують спеціальні будівельні конструкції.
9. Види води в грунтах. Умови залягання і рух, хімічний склад і агресивність по відношенню до будівельних конструкцій підземних вод. Закон Дарсі, коефіцієнт фільтрації. Тріщинні підземні води
Грунтові води - підземні води, що залягають на першому від поверхні землі водоупор і представляють собою постійний в часі і значний за площею поширення водоносний горизонт.
Гігроскопічна вода - вода, що поглинається сухим грунтово-грунтом з повітря.
Гравітаційна вода - підземна вода, здатна пересуватися по порах, тріщинах та інших пустот гірських порід під впливом сили тяжіння.
Прочносвязанная вода - вода, що міститься в грунтах у формі плівки товщиною в 2-3 молекули води. Утримується силами електромолекулярного тяжіння. За своїми властивостями близька до твердого тіла, має високу щільність.
Капілярні води - води, що утримуються в порах грунту під впливом капілярних (менісків) сил.
Хімічний склад підземних вод. Підземні води завжди містять розчинені гази і солі. Утворюючись за рахунок атмосферних опадів, вони заносять з поверхні Землі розчинені в них кисень, азот, вуглекислоту. Проходячи через грунт і гірські породи, що містять органічну речовину, вони збагачуються сірководнем, метаном та ін вуглеводнями. Циркулюючи по тріщинах гірських порід, води збагачуються карбонатами, сульфатами, хлоридами, а також і важко розчинними речовинами: кремнеземом, оксидами заліза та ін Грунтові води сильніше залежать від клімату, ніж міжпластові. В областях з вологим кліматом грунтові води зазвичай прісні або слабко мінералізовані. У посушливих областях з уповільненою циркуляцією вод вони звичайно сильніше мінералізовані, аж до солоних, в яких поряд з карбонатами містяться сульфати Na, K, Ca, а також хлористі солі.
Характер мінералізації підземних вод сильно залежить від складу порід, за якими вони циркулюють. Склад розчинних у воді речовин часто визначає її лікувальні властивості. У місцях виходу підземних вод з лікувальними властивостями, так званих бальнеологічних вод, створюються курорти.
Агресивна вода - вода, що руйнує бетон, метали та гірські породи. Розрізняють вуглекислотний витравлюють, общекіслотний, сульфатний, магнезіальний і кисневий види агресивності.
Основний закон фільтрації.
Рух води в порах гірської породи математично виражається наступним чином:
Q = KJW
де Q - витрата води, м3/сут.; К - коефіцієнт фільтрації м / добу; J - напірний градієнт (дорівнює tg кута нахилу фунтового потоку); W - поперечний переріз фільтруючої породи, м2.
Це вираз сформульовано в 1856 р. французьким інженером і на ім'я автора отримало назву закону Дарсі. Виведено це вираз для порід з ламінарним (паралельно, струйчатую, без пульсації) характером руху підземних вод, яке має місце в пісках, пісковиках та інших породах. Пізніше М.М. Павловським, Т.М. Каменським і Н.К. Гірінскім доведено правомірність цього закону і для гравелистих порід, де швидкості досягають 125 м / добу.
Швидкість фільтрації з виразу Дарсі становить
Цю швидкість фільтрації називають здається, оскільки витрата потоку віднесений до всієї площі поперечного перерізу фільтруючої породи. Якщо прийняти напірний градієнт за одиницю, то коефіцієнт фільтрації можна розглядати як уявну швидкість руху води.
Дійсну швидкість (Vq) являє собою відношення витрати води до тієї частини поперечного перерізу, яка зайнята порами:
У глинистих породах, де багато фізично вологи, не бере участь в гравітаційному русі води і примусового пори, розрізняють активну пористість (Пакт), що показує яка частина перерізу породи здатна пропускати рухому воду
Де WММВ - максимальна молекулярна вологоємність в частках одиниці; y ск - об'ємна вага скелета породи.
Тріщинні підземні води-підземні води циркулюють у тріщинах скельних грунтів. Вони переміщуються по тріщинах різного походження: тектонічних розломах, тріщинах окремих магматичних масивів, тріщин вивітрювання і утворюють єдину гідравлічну систему, що нагадує систему сполучених посудин.
Схема залягання тріщинних вод:
1-трещінноватие породи зони вивітрювання; 2-тріщини-грунтові води; 3-рівень тріщини-грунтових вод; 4-нижня межа зони вивітрювання; 5-монолітні породи; 6-тектонічні розломи з тріщини-жильними напірними водами; H - напір тріщинних вод над покрівлею тунелю; С-свердловини
У верхній зоні масивів скельних грунтів до глибини 100м. розвинені тріщини-грунтові води. Вони поповнюються за рахунок інфільтрації атмосферних опадів. Водообільность їх визначається інтенсивністю поповнення та ступенем трещіннватості гірських порід. Скельні грунти долини річок тектонічного походження більш водообільние, ніж грунти, що складають вододіли. При розтині тріщини-грунтових вод гірничої виробки з поверхні вони ведуть себе як звичайні не напірні грунтові води.
Нижче по розрізу в зонах глибоких тектонічних розломів залягають тріщини-жильні води. Це лінійно витягнуті водні потоки, що йдуть в глибину до кількох сотень метрів. Харчуються вони з допомогою просочування трещинно-грунтових вод, тобто також за рахунок інфільтрації атмосферних опадів.
Різновидом тріщини-жильні води є карстові води, що циркулюють по тріщинах і печерам карстового походження. Карстові води переміщуються у вигляді річкових потоків за системою сполучених печер або заповнюються ізольовані підземні порожнини і створюють великі запаси. Харчування карстових вод відбувається також за рахунок інфільтрації атмосферних опадів або за рахунок просочування води з поверхні річок.
У гірничо-складчастих областях в зонах тектонічних розломів і в карстових печерах тріщини-жильні і карстові води зосереджені у вигляді гігантських обсягів і володіють підвищеним тиском. При будівництві підземних транспортних споруд часто відбуваються раптові водообільние прориви тріщини-жильні вод, що значною мірою ускладнює будівництво.
Хімічний склад як тріщини-жильних, так і карстових вод визначається складом вміщуючих їх гірських порід. У зоні інтенсивного водообміну тріщини-жильні звичайно прісні, гідрокарбонатні в (вапняках) або жорсткі сульфатні (в гіпсах)
10. Геологічні процеси в грунтах, обумовлені впливом підземних вод
Просадні явища-просадки, ущільнення грунту, що знаходиться під дією зовнішнього навантаження або тільки власної ваги. Відбувається при штучному замочуванні (у лесі і лесовидних відкладеннях), відтаванні (термічні осідання в мерзлих грунтах), динамічних впливах (вібраційні просідання). Величина про седанів поверхні, викликана осіданням грунтів, коливається від часток см до 2 м. Осідання можуть викликати утворення тріщин на поверхні і в масиві грунту. Якщо фільтрація вологи в грунтах при замочуванні грунтах відбувається після закінчення П. я., То можлива послепросадочная деформація грунту за рахунок вилуговування з нього водорозчинних сполук. Причини П. я. (У лесі і лесовидних відкладеннях) - недоуплотненное стан грунту з теряющими міцність при замочуванні зв'язками часток. При даній вологості грунту кожної величиною тиску відповідає певна його пористість, зменшувана зі зростанням тиску. Междучастічние зв'язку в грунті можуть затримати його ущільнення, незважаючи на збільшення (під впливом ваги нових відкладень або побудованих споруд) тиску, завдяки чому створюється невідповідність пористості тиску - недоуплотненное стан. При зниженні міцності зв'язків частинок грунту (наприклад, при замочуванні лесу в результаті витоків із водопровідної мережі або при підвищенні рівня грунтових вод поблизу водоймищ) виникають П. я. Недоуплотненное стан лесу і лесовидних відкладів характерно для посушливих напівпустельних або степових районів (Середня Азія, Україна, Північний Кавказ, Китай, південь Центральної Європи, басейн Міссісіпі). Термічні П. я. можуть протікати в зоні розвитку багаторічномерзлих гірських пород.Просадочние властивості лесу і лесовидних грунтів вивчаються в компресійних приладах, шляхом замочування котлованів і інших засобів. Відношення величини ущільнення грунту при замочуванні до первісної висоти зразка грунту називається відносної просадністю (змінюється від 0 до 0,1 і більше). П. я. можливі при зростанні вологості грунту до деякої величини (початкова вологість просідання) і при тиску, що перевищує певну величину (початковий тиск просідання). Умови будівництва на лесі і лесовидних грунтах поділяються на два типи: просідання поверхні землі під дією власної ваги замоченого грунту менше 5 см, просідання поверхні більше 5 см. Різні типи умов потребують різних будівельних заходів. Для боротьби з П. я. у будівництві проводиться замочування грунтів, силікатизація, ущільнення, випал (див. Закріплення грунтів, Ущільнення грунтів), здійснюються конструктивні заходи та усуваються можливості замочування підстав споруд. Просідання - явище, властиве лесах, і лесовидних грунтів і пов'язане з дією води на структуру грунту з подальшим її руйнуванням і ущільненням під вагою самого грунту або ж при сумарному тиску власної ваги і ваги споруди.
Пливуни - насичені водою пухкі відклади, здатні в результаті тиск верхніх товщ та інших механічних впливів переходити в текучий стан, при розтині їх в котлованах, гірських виробках, виїмках поводяться подібно в'язким рідин, приходячи в рух і опливая. Розрізняють псевдопливуни і істинні (тиксотропні) пливуни. При промерзанні пливун піддається сильному пученію, слабо фільтрує воду.
Боротьба з пливунами зводиться до їх осушення. При проходці тунелів, гірських виробок і пр. застосовують спеціальні щити, кесони, заморожування і т.п.
Набухання грунту - збільшення об'єму грунту при його змочуванні. Властиво головним чином глинистим грунтам.
Суфозія (від лат. Suffossio - підкопування, підривання)-вилуговування, винос дрібних мінеральних часток і розчинних речовин водою, що фільтрується в товщі гірських порід. Суфозія призводить до порушення мікроагрегатного структури грунтів; викликає осідання всій вищерозміщених товщі з утворенням на земній поверхні дрібних і великих замкнутих знижень (мікрозападін, блюдець, западин, воронок, Падина) діаметром до 10, рідко до 100-500 м.
Морозний пучение-збільшення обсягу промерзають вологих грунтів і пухких (головним чином, глинистих і пилуватих) гірських порід внаслідок кристалізації в них води (твірної крижані прошарку, лінзи і т. д.) і розущільнення мінеральних частинок. Спостерігається в областях поширення сезонно-і багаторічномерзлих порід. Морозний пучение викликає нерівномірне підняття промерзають товщ; неоднакова величина підняття пояснюється відмінностями в умовах промерзання, склад порід, їх вологості, щільності. Найбільш схильні до морозному пученію глинисті породи, оскільки їх пучение залежить не тільки від власної вологості, але і від міграційної вологи, що надходить в промерзає грунт із суміжних немерзлих зон. Напруги, що у грунтах при морозному обдиманні здатні викликати розрив кореневої системи рослин, деформації і зміщення споруд і т. п. Для попередження несприятливих наслідків морозного здимання проводять меліоративні роботи, обробляють грунт речовинами, що змінюють його фізико-хімічні властивості; застосовують спеціальні будівельні конструкції.
Список літератури
1. Черноусов С.І. Основи інженерної геології для транспортних будівельників Новосибірськ ВИД-во СГУПС 2007 212с.
2. Черноусов С.І. , Крицький М.Я., Сухорукова А.Ф. Інженерної геологія Західно-Сибірської залізниці.
Новосибірськ ВИД-во СГУПС 2005 144с.
3. Черноусов С.І. Інженерна геологія
Новосибірськ ВИД-во СГУПС 1999 75С.
4. Черноусов С.І. Інженерна геологія навчально-методичні матеріали
Новосибірськ ВИД-во СГУПС 2004 21с.
5. Web-сайти